(57)【要約】【課題】放熱性に優れる発熱デバイスを提供すること。【解決手段】発熱デバイス１は、ベース基板２と、ベース基板２の上面側に設けられ、通電により発熱する発熱体４と、ベース基板２の下面側に設けられ、発熱体４から発生する熱を放熱する第１の放熱体８とを有している。第１の放熱体８は、互いに離間して設けられた複数のフィン８１２を有する本体８１と、樹脂材料を主材料として構成され、複数のフォン８１２により形成される凹凸８３を埋めるように設けられた樹脂部８２とを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板と、
前記ベース基板の一方の面側に設けられ、通電により発熱する発熱体と、
前記ベース基板の他方の面側に設けられ、前記発熱体から発生する熱を放熱する第１の放熱体と、を有し、
前記第１の放熱体は、互いに離間して設けられた複数の突起を有する本体と、樹脂材料を主材料として構成され、前記複数の突起により形成される凹凸を埋めるように設けられた樹脂部とを有することを特徴とする発熱デバイス。
【請求項２】
前記樹脂部は、前記基部の前記ベース基板と反対側に設けられた板状の基部と、前記基部から前記ベース基板側へ突出形成され、前記凹凸内に位置する突出部とを有する請求項１に記載の発熱デバイス。
【請求項３】
前記樹脂部は、前記樹脂材料に熱伝導性を有するフィラーを分散させた材料で構成されている請求項１または２に記載の発熱デバイス。
【請求項４】
前記樹脂部の構成材料の熱伝導率は、空気の熱伝導率よりも高い請求項１ないし３のいずれかに記載の発熱デバイス。
【請求項５】
前記本体は、金属材料を主材料として構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の発熱デバイス。
【請求項６】
前記本体は、前記ベース基板と一体的に形成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の発熱デバイス。
【請求項７】
前記ベース基板の前記一方の面側に前記発熱体を封止するように設けられ、前記発熱体から発生する熱を放熱する第２の放熱体を有する請求項１ないし６のいずれかに記載の発熱デバイス。
【請求項８】
前記第２の放熱体は、樹脂材料を主材料として構成されている請求項７に記載の発熱デバイス。
【請求項９】
前記第２の放熱体は、前記樹脂材料に熱伝導性を有するフィラーを分散させた材料で構成されている請求項８に記載の発熱デバイス。
【請求項１０】
前記第２の放熱体の構成材料の熱伝導率は、空気の熱伝導率よりも高い請求項７ないし９のいずれかに記載の発熱デバイス。
【請求項１１】
前記発熱体は、光を発する発光体であり、
前記第２の放熱体は、光透過性を有している請求項７ないし１０のいずれかに記載の発熱デバイス。
【請求項１２】
前記第２の放熱体は、前記発光体から発せられた光が出射する光出射面を有し、
前記光出射面は、前記発光体の光軸に対して直交している請求項１１に記載の発熱デバイス。
【請求項１３】
前記光出射面には、レンズ加工が施されている請求項１１または１２に記載の発熱デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体装置として、ベース基板に発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）を備える発光体を搭載したものが知られている。このような半導体装置は、ベース基板と、ベース基板上に形成された絶縁層と、絶縁層上に形成された導体パターンとを有しており、さらに、発光体を絶縁層上に設置するとともに、発光体と導体パターンを電気的に接続することにより構成されている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、このような半導体装置では、発光体の駆動により発生する熱を外部に十分に放出することができず、放熱性が低いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５９８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、放熱性に優れる発熱デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記（１）〜（１３）の本発明により達成される。
（１）  ベース基板と、
前記ベース基板の一方の面側に設けられ、通電により発熱する発熱体と、
前記ベース基板の他方の面側に設けられ、前記発熱体から発生する熱を放熱する第１の放熱体と、を有し、
前記第１の放熱体は、互いに離間して設けられた複数の突起を有する本体と、樹脂材料を主材料として構成され、前記複数の突起により形成される凹凸を埋めるように設けられた樹脂部とを有することを特徴とする発熱デバイス。
【０００７】
（２）  前記樹脂部は、前記基部の前記ベース基板と反対側に設けられた板状の基部と、前記基部から前記ベース基板側へ突出形成され、前記凹凸内に位置する突出部とを有する上記（１）に記載の発熱デバイス。
【０００８】
（３）  前記樹脂部は、前記樹脂材料に熱伝導性を有するフィラーを分散させた材料で構成されている上記（１）または（２）に記載の発熱デバイス。
【０００９】
（４）  前記樹脂部の構成材料の熱伝導率は、空気の熱伝導率よりも高い上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の発熱デバイス。
【００１０】
（５）  前記本体は、金属材料を主材料として構成されている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の発熱デバイス。
【００１１】
（６）  前記本体は、前記ベース基板と一体的に形成されている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の発熱デバイス。
【００１２】
（７）  前記ベース基板の前記一方の面側に前記発熱体を封止するように設けられ、前記発熱体から発生する熱を放熱する第２の放熱体を有する上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の発熱デバイス。
【００１３】
（８）  前記第２の放熱体は、樹脂材料を主材料として構成されている上記（７）に記載の発熱デバイス。
【００１４】
（９）  前記第２の放熱体は、前記樹脂材料に熱伝導性を有するフィラーを分散させた材料で構成されている上記（８）に記載の発熱デバイス。
【００１５】
（１０）  前記第２の放熱体の構成材料の熱伝導率は、空気の熱伝導率よりも高い上記（７）ないし（９）のいずれかに記載の発熱デバイス。
【００１６】
（１１）  前記発熱体は、光を発する発光体であり、
前記第２の放熱体は、光透過性を有している上記（７）ないし（１０）のいずれかに記載の発熱デバイス。
【００１７】
（１２）  前記第２の放熱体は、前記発光体から発せられた光が出射する光出射面を有し、
前記光出射面は、前記発光体の光軸に対して直交している上記（１１）に記載の発熱デバイス。
【００１８】
（１３）  前記光出射面には、レンズ加工が施されている上記（１１）または（１２）に記載の発熱デバイス。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、第１の放熱体が本体と樹脂部とを有するため、本体を介して発熱体から発生する熱を樹脂部に伝達し、主に樹脂部から熱を外部に放出することができる。そのため、優れた放熱性を有する発熱デバイスが得られる。特に、気密空間等の空気の対流が発生しない、または、発生しにくい場所に収納される場合に、その効果がより顕著となる。
【００２０】
また、第２の発熱体を有することにより、発熱体の両側から放熱することができるため、より優れた放熱特性を発揮することができる。特に、発熱体が発光体である場合、第２の放熱体を光透過性のあるものとすることにより、第２の放熱体を介して発光体からの光を外部へ出射することができる。さらには、第２の放熱体の光路上にレンズ加工を施すことにより、発熱体から発生された光に指向性を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の発熱デバイスの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す発熱デバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】図１に示す発熱デバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る発熱デバイスの断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る発熱デバイスの断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る発熱デバイスの断面図である。
【図７】図６に示す発熱デバイスの変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る発熱デバイスの断面図である。
【図９】本発明の第６実施形態に係る発熱デバイスの断面図である。
【図１０】本発明の第７実施形態に係る発熱デバイスの断面図である。
【図１１】本発明の発熱デバイスを組み込んだ照明器具を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の発熱デバイスを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
１．発熱デバイス
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の発熱デバイスの第１実施形態を示す断面図、図２および図３は、図１に示す発熱デバイスの製造方法を説明するための断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１中の上側を「上」と言い、下側を「下」と言う。
【００２４】
図１に示す発熱デバイス１は、ベース基板２と、ベース基板２の上面に設けられた絶縁層３と、絶縁層３の上面に形成された導体パターン７と、絶縁層３の上面に設けられた発熱体４と、発熱体４から発生する熱を放熱する第１の放熱体８および第２の放熱体５とで構成されている。
【００２５】
発熱体４としては、通電により発熱するものであれば、いかなるものを用いてもよいが、本実施形態では、発熱体４として発光体（以下では、「発光体４」と言う）を用いている。これにより、発熱デバイス１は、例えば、照明器具（後述する照明器具１００）等の光源として用いることができる。
【００２６】
以下、発熱デバイス１の構成する各部の構成について、順次詳細に説明する。
（ベース基板）
ベース基板２は、板状をなしており、その上面（一方の面）に発光体４を搭載することができる。なお、ベース基板２の厚さは、特に限定されず、例えば、０．５〜２ｍｍ程度とすることができる。
【００２７】
このようなベース基板２の構成材料としては、特に限定されないが、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、銅、真鍮、アルミニウム、チタン、マグネシウム等の各種金属、またはこれらを含む合金を用いることができ、これらの中でも特にアルミニウムが好ましい。アルミニウムは、比較的熱伝導率が高い材料である。アルミニウムでベース基板２を構成した場合、放熱性に優れたベース基板２となる。さらに、ベース基板２の外側表面にアルマイト処理等の化学的あるいは物理的処理を行うと熱輻射効率が高くなり、放熱性の観点から好ましい。
【００２８】
このような構成のベース基板２は、熱伝導性に優れている。これにより、発光体４から生じた熱の一部は、ベース基板２を介して第１の放熱体８に伝達される。
【００２９】
（絶縁層）
絶縁層３は、ベース基板２の上面に形成されている。絶縁層３は、導体パターン７とベース基板２とを絶縁する機能を有する。絶縁層３の厚さは、特に限定されず、例えば、５〜８０μｍ程度とすることができる。
【００３０】
このような絶縁層３の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル（不飽和ポリエステル）樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合したものを用いることができる。
【００３１】
さらに、前記樹脂材料で絶縁層３を成形する際、当該樹脂材料中に、例えば、アルミナ等の金属酸化物、窒化ホウ素等の窒化物、黒鉛に代表される絶縁性を有する高熱伝導性フィラーを充填することもできる。これにより、発光体４から発生する熱を効果的に第１の放熱体８に伝えることができ、発熱デバイス１の放熱性が向上する。
【００３２】
（導体パターン）
導体パターン７は、絶縁層３の上面に形成されており、例えば半田やボンディングワイヤーを介して発光体４と電気的に接続されている。このような導体パターン７は、例えば、絶縁層３の上面全域に積層された金属箔（金属層）をエッチング等により所定のパターンに形成したものである。
【００３３】
導体パターン７の構成材料としては、導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、銅、銀、アルミニウム等の各種金属材料を用いることができ、これらの中でも、特に銅が好ましい。銅で構成した導体パターン７は、比較的抵抗値が小さく、優れた電気特性を発揮することができる。
【００３４】
（発光体）
図１に示すように、発光体４は、絶縁層３の上面に設けられている。このような発光体４は、板状の基板４１と、基板４１の上面に設けられた発光ダイオード素子４２と、基板４１の底部に設けられた１対の外部端子４３とを有している。
【００３５】
基板４１は、樹脂材料やセラミックス材料等の絶縁性材料で構成された小片である。また、基板４１には、発光ダイオード素子４２と１対の外部端子４３とを電気的に接続する図示しない配線が設けられている。
【００３６】
発光ダイオード素子４２は、基板４１に、ＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものである。
【００３７】
１対の外部端子４３は、導電性材料を主材料として構成されており、その一方の外部端子４３は、アノード電極（陽極）であり、他方の外部端子４３は、カソード電極（陰極）である。各外部端子４３は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等の金属材料を主材料として構成される。また、各外部端子４３は、前述した半田等を介して、導体パターン７に電気的に接続されている。
【００３８】
このような発光体４においては、１対の外部端子４３を介して発光ダイオード素子４２に電圧を印加すると、発光ダイオード素子４２でエレクトロルミネッセンス効果に基づく発光が起こる。
【００３９】
（第２の放熱体）
図１に示すように、第２の放熱体５は、ベース基板２の上面に設けられ、発光体４を封止している。言い換えれば、第２の放熱体５は、ベース基板２の上面上に、発光体４を覆うように設けられている。このような第２の放熱体５は、発光体４から発生する熱を外部に放出する機能を有している。そのため、第２の放熱体５を有する発熱デバイス１は、優れた放熱性を発揮することができる。
【００４０】
また、第２の放熱体５は、発光ダイオード素子４２を外力や埃、水分等から保護する機能を有している。特に、本実施形態では、第２の放熱体５は、絶縁層３上に形成された導体パターン７をも封止しているため、さらに、導体パターン７を外力や埃、水分等から保護する機能を有している。
【００４１】
また、第２の放熱体５は、絶縁性を有している。これにより、例えば、導体パターン７の短絡等を防止することができる。
【００４２】
また、第２の放熱体５は、光透過性を有しており、実質的に無色透明であるのが好ましい。これにより、発光体４が発する光Ｌを、効率的に、かつ、その色を保ったまま発熱デバイス１の外部へ出射することができる。なお、第２の放熱体５は、光透過性を有していれば、例えば、赤色、青色、黄色、緑等に着色されていてもよい。第２の放熱体５が着色されている場合には、光Ｌの色を変換することができる点で利便性に優れる。
【００４３】
このような第２の放熱体５は、略立方体形状をなしており、その上面５１は、発光体４から発せられた光Ｌを発熱デバイス１の外部へ出射する光出射面（以下、「光出射面５１」と言う。）を構成している。
【００４４】
光出射面５１は、平坦面で構成されている。これにより、光出射面５１を通過する際の光Ｌの散乱を抑制することができる。また、光出射面５１は、光Ｌの光軸Ｌ’と直交している。これにより、光Ｌが光出射面５１を透過する前後で光軸Ｌ’が変化しないため、光Ｌをまっすぐに出射することができ、指向性を高めることができる。
【００４５】
なお、第２の放熱体５の厚さは、特に限定されないが、例えば、１〜２ｃｍ程度であるのが好ましい。これにより、発熱デバイス１の大型化を抑制することができる。これとともに、第２の放熱体５の表面積を十分に大きく確保することができ、優れた放熱性を発揮することができる。
【００４６】
このような第２の放熱体５の構成材料としては、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を用いることができる。これにより、絶縁性および光透過性を有する第２の放熱体５を簡単かつ安価に形成することができる。
【００４７】
さらに、前記樹脂材料で第２の放熱体５を成形する際、当該樹脂材料中に、例えば、アルミナ等の金属酸化物、窒化ホウ素等の窒化物に代表される絶縁性の高熱伝導性フィラーを充填することもできる。これにより、第２の放熱体５の熱伝導性が向上し、より効率的に発光体４から発生する熱を第２の放熱体５から外部へ放出することができる。
【００４８】
このような第２の放熱体５の構成材料の熱伝導率としては、特に限定されないが、空気（静止空気）の熱伝導率よりも高いことが好ましい。具体的には、０．２０Ｗ／ｍ・ｋ以上であるのが好ましく、１．５Ｗ／ｍ・ｋ以上であるのがより好ましい。これにより、第２の放熱体５の放熱性がより優れたものとなる。特に、後述する照明器具１００のように、発熱デバイス１が空気の対流が発生し難い空間（例えば、気密空間）に収納されている場合に優れた放熱性を発揮することができる。
【００４９】
また、第２の放熱体５の構成材料の膨張率（線膨張率）としては、特に限定されないが、ベース基板２の構成材料の膨張率とほぼ等しいのが好ましい。具体的には、第２の放熱体５の構成材料の膨張率をα３とし、ベース基板２の構成材料の膨張率をα４としたとき、０．８α４≦α３≦１．４α４の関係を満足するのが好ましい。これにより、第２の放熱体５の熱による歪みを抑制することができ、第２の放熱体５のベース基板２からの剥離等が防止される。そのため、発熱デバイス１の信頼性が向上する。
【００５０】
（第１の放熱体）
図１に示すように、ベース基板２の下面には、放熱シート６を介して第１の放熱体８が設けられている。第１の放熱体８は、前述した第２の放熱体５と同様に、発光体４から発生する熱を外部に放出する機能を有している。そのため、第１の放熱体８を有する発熱デバイス１は、優れた放熱性を発揮することができる。特に、発熱デバイス１では、発光体４の上側に第２の放熱体５が設けられており、下側に第１の放熱体８が設けられているため、発光体４から発生する熱をその上下方向の両側から、効率的に放出することができる。
【００５１】
図１に示すように、このような第１の放熱体８は、本体８１と、樹脂部８２とで構成されている。
【００５２】
本体８１は、いわゆるヒートシンクであり、板状（またはブロック状）の基部８１１と、基部８１１から下方に延出する複数のフィン（突起）８１２を有している。各フィン８１２の長さとしては、特に限定されないが、例えば、０．５〜２ｃｍ程度であるのが好ましい。
【００５３】
また、複数のフィン８１２の形状、配置等は、特に限定されず、例えば、図１中の紙面奥行き方向に延在し、図１中の横方向に互いに間隔を隔てて並設されていてもよいし、図１中の紙面奥行き方向および横方向に互いに間隔を隔てて行列状に設けられていてもよい。
【００５４】
このような本体８１の構成材料としては、特に限定されないが、熱伝導率の比較的高い材料であるのが好ましい。このような材料としては、例えば、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、銅、真鍮、アルミニウム、チタン、マグネシウム等の各種金属、またはこれらを含む合金が挙げられるが、これらの中でも特にアルミニウムが好ましい。アルミニウムは、これらの中でも熱伝導率が高く、そのため、アルミニウムで本体８１を構成した場合、伝熱性、放熱性に優れた本体８１となる。
【００５５】
樹脂部８２は、本体８１のフィン８１２で形成された凹凸８３を埋めるように設けられている。具体的には、樹脂部８２は、本体８１の下側に位置する板状（またはブロック状）の基部８２１と、基部８２１の上面から突出するとともに凹凸８３内に充填された突出部８２２とで構成されている。
【００５６】
第１の放熱体８が樹脂部８２を有することにより、例えば、第１の放熱体８が本体８１のみで構成されている構成と比較して、発光体４で発生する熱をより効率的に放熱することができる。具体的には、樹脂部８２は、本体８１および樹脂部８２で構成されているため、本体８１が主に発熱体４からの熱を樹脂部８２に伝達する伝熱部として機能し、樹脂部８２から熱を放出するため、従来のように、本体８１が熱を放出する放熱体として機能する構成と比較して、より効率的な放熱を行うことができる。
【００５７】
特に、本実施形態では、樹脂部８２が基部８２１を有しているため、樹脂部８２の表面積を大きくすることができる。そのため、第１の放熱体８は、より優れた放熱特性を発揮することができる。なお、基部８２１の厚さとしては、特に限定されないが、０．１〜１ｃｍ程度であるのが好ましい。これにより、発熱デバイス１の大型化を抑えつつ、優れた放熱特性を発揮することができる。
【００５８】
また、樹脂部８２の突出部８２２の体積（突出部８２２が複数ある場合には、各突出部８２２の体積の和）をＳ１とし、本体８１のフィン８１２の体積（各フィン８１２の体積の和）をＳ２としたとき、Ｓ１≧Ｓ２なる関係を満足するのが好ましく、Ｓ１≧３．５Ｓ２なる関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、本体８１の伝熱効果と、樹脂部８２の放熱効果とをバランスよく発揮することができるため、第１の放熱体８は、より優れた放熱特性を発揮することができる。
【００５９】
このような樹脂部８２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を用いることができる。これにより、絶縁性を有する樹脂部８２を簡単かつ安価に形成することができる。
【００６０】
さらに、前記樹脂材料で樹脂部８２を成形する際、当該樹脂材料中に、例えば、アルミナ等の金属酸化物、窒化ホウ素等の窒化物に代表される絶縁性の高熱伝導性フィラーを充填することもできる。これにより、樹脂部８２の熱伝導性が向上し、より効率的に発光体４から発生する熱を第１の放熱体８から外部へ放出することができる。
【００６１】
このような樹脂部８２の構成材料の熱伝導率としては、特に限定されないが、空気（静止空気）の熱伝導率よりも高いことが好ましい。具体的には、０．２０Ｗ／ｍ・ｋ以上であるのが好ましく、１．５Ｗ／ｍ・ｋ以上であるのがより好ましい。これにより、第１の放熱体８の放熱性がより優れたものとなる。特に、後述する照明器具１００のように、発熱デバイス１が空気の対流が発生し難い空間（例えば、気密空間）に収納されている場合に優れた放熱性を発揮することができる。
【００６２】
また、樹脂部８２の構成材料の膨張率（線膨張率）としては、特に限定されないが、本体８１の構成材料の膨張率とほぼ等しいのが好ましい。具体的には、樹脂部８２の構成材料の膨張率をα１とし、本体８１の構成材料の膨張率をα２としたとき、０．８α２≦α１≦１．４α２の関係を満足するのが好ましい。これにより、第１の放熱体８の熱による歪みを抑制することができ、樹脂部８２の剥離やフィン８１２の破損等が防止される。そのため、発熱デバイス１の信頼性が向上する。
以上、第１の放熱体８について説明した。
【００６３】
このような第１の放熱体８をベース基板２の下面に接着する放熱シート６の構成は、熱伝導性と接着性とを有していれば、特に限定されない。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル（不飽和ポリエステル）樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂中に、アルミナ等の金属酸化物、窒化ホウ素等の窒化物などの高熱伝導性フィラーが分散した材料で構成されたシート材を用いることができる。
以上、発熱デバイス１の構成について詳細に説明した。
【００６４】
このような発熱デバイス１は、例えば、次のようにして製造することができる。
まず、図２（ａ）に示すように、例えば、アルミニウムで構成された基板３０１を用意する。この基板３０１は、ベース基板２となるものである。
【００６５】
次に、図２（ｂ）に示すように、樹脂材料で構成された絶縁性の接着層３０２と銅箔等の金属層３０３を積層してなる金属箔付きフィルム３０４を、基板３０１の上面に接着する。接着層３０２は、絶縁層３となるものであり、金属層３０３は、導体パターン７となるものである。
【００６６】
次に、図２（ｃ）に示すように、金属層３０３をパターニングし、導体パターン７を形成する。パターニングの方法としては、特に限定されず、例えば、金属層３０３上にフォトレジストを塗布し、所定のパターンに露光・現像してマスクを形成し、当該マスクを介して金属層３０３をエッチングする方法が挙げられる。
【００６７】
次に、図２（ｄ）に示すように、基板３０１の下面に、接着シート３０５を介してヒートシンク３０６を接着する。接着シート３０５は、樹脂材料中に高熱伝導性フィラーを分散させた材料で構成されたものであり、放熱シート６となるものである。また、ヒートシンク３０６は、例えばアルミニウムで構成されており、本体８１となるものである。
【００６８】
次に、図３（ａ）に示すように、ヒートシンク３０６（本体８１）の凹凸を埋めるように、樹脂材料を塗布し、必要に応じて下面をスキージ等を用いて平坦化し、樹脂層３０８を形成する。次に、樹脂層３０８を完全硬化させて樹脂部８２を形成する。
【００６９】
次に、図３（ｂ）に示すように、絶縁層３上に発光体４を搭載する。
次に、図３（ｃ）に示すように、発光体４を封止するように、樹脂材料を塗布し、必要に応じてスキージ等を用いて平坦化し、樹脂層３０７を形成する。樹脂層３０７は、第１の放熱体５となるものである。次に、樹脂層３０７を完全硬化させて第１の放熱体５を形成する。
これにより、発熱デバイス１が得られる。
【００７０】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る発熱デバイスの断面図である。
【００７１】
以下、図４を参照して本発明の発熱デバイスの第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００７２】
本実施形態は、第２の放熱体の側面に光反射層を備えること以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００７３】
図４に示す発熱デバイス１Ａでは、第２の放熱体５の側面５２に、光反射膜１０が設けられている。これにより、発光体４からの光Ｌが光出射面５１以外から外部へ出射されるのを防止することができる。すなわち、光出射面５１以外からの漏れ光を防止または低減することができ、発熱デバイス１は、光源デバイスとして優れた特性を発揮することができる。
【００７４】
なお、光反射膜１０の構成材料の熱伝導率としては、特に限定されないが、第２の放熱体５の構成材料の熱伝導率以上であるのが好ましい。これにより、第２の放熱体５の側面５２が光反射膜１０で覆われてしまうことによる放熱性の低下を防止または抑制することができる。
【００７５】
このような光反射膜１０としては、光反射性を有していれば特に限定されないが、例えば、アルミニウム等の金属材料で構成された金属膜を用いることができる。
【００７６】
以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００７７】
＜第３実施形態＞
図５は、本発明の第３実施形態に係る発熱デバイスの断面図である。
【００７８】
以下、図５を参照して本発明の発熱デバイスの第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００７９】
本実施形態は、放熱体の側面に光吸収層を備えること以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００８０】
図５に示す発熱デバイス１Ｂでは、第２の放熱体５の側面５２に、光Ｌの少なくとも一部を吸収する光吸収膜１１が設けられている。これにより、発光体４からの光Ｌが光出射面５１以外から外部へ出射されるのを防止することができる。すなわち、光出射面５１以外からの漏れ光を防止または低減することができ、発熱デバイス１は、光源デバイスとして優れた特性を発揮することができる。
【００８１】
なお、光吸収膜１１の熱伝導率としては、特に限定されないが、放熱体５の熱伝導率以上であるのが好ましい。これにより、放熱体５の側面５２を光吸収膜１１で覆われてしまうことによる放熱性の低下を防止することができる。また、光Ｌを吸収することにより光吸収膜１１に発生する熱を、光吸収膜１１から発熱デバイス１Ｂの外部へ効率的に放出することができる。
【００８２】
このような光吸収膜１１としては、光Ｌを吸収することができれば特に限定されないが、例えば、黒色に着色された樹脂層、具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル（不飽和ポリエステル）樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂中に、黒鉛等の高熱伝導性フィラーを混合した材料で構成された樹脂層を用いることができる。
【００８３】
以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００８４】
＜第４実施形態＞
図６は、本発明の第４実施形態に係る発熱デバイスの断面図、図７は、図６に示す発熱デバイスの変形例を示す断面図である。
【００８５】
以下、図６を参照して本発明の発熱デバイスの第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００８６】
本実施形態は、放熱体にレンズ加工が施されている以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００８７】
図６に示す発熱デバイス１Ｃでは、第２の放熱体５の光出射面５１にレンズ加工が施されており、レンズ５３が形成されている。レンズ５３は、光Ｌの光路上に設けられており、発光体４からの光Ｌを屈折させて集束させることができる。このようなレンズ５３を有することにより、例えば、光Ｌの指向性を高めることができ、発熱デバイス１Ｃは、光源デバイスとして優れた特性を発揮することができる。この場合、第２の放熱体５を構成する樹脂材料としては、屈折率の高いもの（例えば、屈折率が１．５以上のもの）を好適に用いることができる。
【００８８】
また、レンズ５３を第２の放熱体５と一体的に形成することにより、発熱デバイス１Ｃの構成の簡易化を図ることができる。
【００８９】
なお、本実施形態では、レンズ５３が光出射面５１から窪んで形成されているが、これに限定されず、例えば、図７に示すように、レンズ５３が光出射面５１から突出して形成されていてもよい。
【００９０】
以上のような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００９１】
＜第５実施形態＞
図８は、本発明の第５実施形態に係る発熱デバイスの断面図である。
【００９２】
以下、図８を参照して本発明の発熱デバイスの第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００９３】
本実施形態は、放熱体にレンズ加工が施されている以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００９４】
図８に示す発熱デバイス１Ｄでは、第２の放熱体５の光出射面５１にレンズ加工が施されており、レンズ５３が形成されている。レンズ５３は、光Ｌの光路上に設けられており、発光体４からの光Ｌを屈折させて発散させることができる。このようなレンズ５３を有することにより、例えば、光Ｌの照射エリアを広げることができ、発熱デバイス１Ｄは、光源デバイスとして優れた特性を発揮することができる。この場合、第２の放熱体５を構成する樹脂材料としては、屈折率の高いもの（例えば、屈折率が１．５以上のもの）を好適に用いることができる。
【００９５】
また、レンズ５３を放熱体５と一体的に形成することにより、発熱デバイス１Ｄの構成の簡易化を図ることができる。
【００９６】
以上のような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００９７】
＜第６実施形態＞
図９は、本発明の第６実施形態に係る発熱デバイスの断面図である。
【００９８】
以下、図９を参照して本発明の発熱デバイスの第６実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００９９】
本実施形態は、ヒートシンクがベース基板と一体的に形成されている以外は、前記第１実施形態と同様である。
【０１００】
図９に示す発熱デバイス１Ｅは、第１の放熱体８Ｅの本体８１Ｅが一体的に形成されたベース基板２Ｅを有している。これにより、発熱デバイス１の構成の簡易化および製造の容易化を図ることができる。
【０１０１】
また、例えば、第１実施形態のようなベース基板２と本体８１との間に放熱シート６が介在する構成に比べて、発光体４から発生した熱をより効率的に本体８１Ｅに伝達することができるため、放熱特性をより高めることができる。
【０１０２】
このようなベース基板２Ｅは、例えば、アルミニウム等の金属材料で構成されたブロック体を用意し、このブロック体の下面側をエッチング等によりフィン８１２の形状に加工することにより形成することができる。また、アルミニウム等の金属材料で構成された板状の基板を用意し、この基板の下側側をエッチング等によりフィン８１２の形状に加工したのち、個片化（ダイシング）することにより形成することができる。
【０１０３】
＜第７実施形態＞
図１０は、本発明の第７実施形態に係る発熱デバイスの断面図である。
【０１０４】
以下、図１０を参照して本発明の発熱デバイスの第７実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【０１０５】
本実施形態は、第１の放熱体の樹脂部の構成が異なる以外は、前記第１実施形態と同様である。
【０１０６】
図１０に示す発熱デバイス１Ｆでは、第１の放熱体８の樹脂部８２Ｆは、突出部８２２で構成されている。すなわち、本実施形態の樹脂部８２Ｆは、前述した第１実施形態の樹脂部８２から基部８２１を省略した構成をなしている。
【０１０７】
以上のような第８実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【０１０８】
２．照明器具
次に、本発明の発熱デバイスを組み込んだ照明器具（電球）について簡単に説明する。
図１１は、本発明の発熱デバイスを組み込んだ照明器具を示す断面図である。
【０１０９】
図１１に示す照明器具１００は、本体１１０と、口金１２０と、カバー１３０とで構成されている。
【０１１０】
本体１１０は、筒状のハウジング（筐体）１１１と、ハウジング１１１内に収納された複数の発熱デバイス（本発明の発熱デバイス）１とを備えている。
【０１１１】
ハウジング１１１は、その両端が開口した筒体で構成されている。また、ハウジング１１１は、その中心軸方向の途中の部分にて内径および外径が急峻に変化しており、下側の大径部１１１ａと、上側の小径部１１１ｂとに分けることができる。
【０１１２】
ハウジング１１１は、金属材料で構成され、具体的には、例えば、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、銅、真鍮、アルミニウム、チタン、マグネシウム等の各種金属、またはこれらを含む合金を用いることができ、これらの中でも特にアルミニウムが好ましい。アルミニウムは、比較的熱伝導率が高い材料である。アルミニウムでハウジング１１１を構成した場合、当該ハウジング１１１は、放熱性に優れたものとなる。さらに、ハウジング１１１の外側表面にアルマイト処理等の化学的あるいは物理的処理を行うと熱輻射効率が高くなり、放熱性の観点から好ましい。
【０１１３】
このようなハウジング１１１の大径部１１１ａには、複数の発熱デバイス１が収納されており、これら各発熱デバイス１は、カバー１３０側へ光Ｌを発するように固定部１６０を介してハウジング１１１に固定されている。発熱デバイス１の固定部１６０への固定方法は、特に限定されず、例えば、接着剤を用いてもよいし、ねじ止めであってもよい。なお、図示の構成では、発熱デバイス１のベース基板２と固定部１６０とが別体として形成されているが、ベース基板２と固定部１６０とを一体的に形成してもよい。
【０１１４】
また、ハウジング１１１には、発熱デバイス１の第１の放熱体８が位置している空間に連通する開口１１２が形成されている。これにより、第１の放熱体８の放熱作用を高めることができる。
【０１１５】
また、ハウジング１１１の小径部１１１ｂには、制御手段１５０が収納されている。制御手段１５０は、照明器具１００の駆動を制御する手段である。このような制御手段１５０は、照明器具１００のＯＮ／ＯＦＦや明るさを制御することができる。
【０１１６】
口金１２０は、ハウジング１１１の上端部に設置されている。この口金１２０は、ＪＩＳ規格等で規定され、図示しない電球ソケットに装着されるものである。
【０１１７】
カバー１３０は、ハウジング１１１の下端部を覆うように設置されている。また、カバー１３０は、例えば嵌合によりハウジング１１１に対し固定されている。このようなカバー１３０は、透明の樹脂材料またはガラス材料等で構成されている。なお、カバー１３０には、発熱デバイス１からの光Ｌを拡散するために、凹凸が形成されていてもよい。また、カバー１３０には、発熱デバイス１からの光Ｌにより励起されて発光する蛍光体が設けられていてもよい。
【０１１８】
以上、本発明の発熱デバイスを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の発熱デバイスを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明の発熱デバイスは、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成を組み合わせたものであってもよい。
【０１１９】
また、前述した実施形態では、発熱体として、発光体を用いた構成について説明したが、発熱体としては、これに限定されず、例えば、パワー素子等であってもよい。なお、発熱体が発光体でない場合には、放熱体は、光透過性を有していなくてもよい。
【０１２０】
また、前述した実施形態では、ベース基板に１つの発熱体が設けられた構成について説明したが、発熱体の数としては、これに限定されず、ベース基板に２つ以上の発熱体が設けられていてもよい。
【０１２１】
また、前述した実施形態では、第２の放熱体を有する構成について説明したが、これに限定されず、第２の放熱体を省略してもよい。
【実施例】
【０１２２】
１．発熱デバイスの製造
（実施例１）
まず、アルミニウムで構成された略正方形のベース基板を用意した。このベース基板のサイズは、縦×横×厚さが２ｃｍ×２ｃｍ×１ｍｍであった。
【０１２３】
次に、ポリイミド樹脂で構成された絶縁層上に銅箔を積層してなる銅箔付き樹脂フィルムをベース基板の一方の面に貼り付け、その後、銅箔を所定のパターン形状にパターニングした。
【０１２４】
次に、絶縁層上に発熱体を搭載した。次に、ベース基板の他方の面に放熱シートを介してアルミニウムで構成されたヒートシンク（第１の放熱体の本体）を接合した。ヒートシンクの基部のサイズは、縦×横×厚さが２ｃｍ×２ｃｍ×１ｍｍであり、フィンは、行列状に２５本（５行５列の計２５本）形成されており、そのサイズは、２ｍｍ×２ｍｍ×１ｃｍであった。
【０１２５】
次に、ポリイミド樹脂５５質量％と窒化ホウ素４５質量％を混合してなる樹脂材料Ａを用いてヒートシンクの凹凸を埋める樹脂部を形成し、第１の放熱体を得た。なお、樹脂材料Ａの熱伝導率は、３．７Ｗ／ｍ・ｋであった。また、樹脂部の基部のサイズは、縦×横×厚さが２ｃｍ×２ｃｍ×１ｍｍであった。
以上のようにして、実施例１の発熱デバイスを得た。
【０１２６】
（実施例２）
ポリイミド樹脂６０質量％とアルミナ４０質量％を混合してなる樹脂材料Ｂを用いて樹脂部を形成した以外は、実施例１と同様にして実施例２の発熱デバイスを得た。なお、樹脂材料Ｂの熱伝導率は、１．８Ｗ／ｍ・ｋであった。
【０１２７】
（実施例３）
ポリイミド樹脂からなる樹脂材料Ｃを用いて発熱体を封止し、放熱体を形成した以外は、実施例１と同様にして実施例３の発熱デバイスを得た。なお、樹脂材料Ｃの熱伝導率は、０．３Ｗ／ｍ・ｋであった。
【０１２８】
（実施例４）
ポリスチレン樹脂からなる樹脂材料Ｄを用いて発熱体を封止し、放熱体を形成した以外は、実施例１と同様にして実施例４の発熱デバイスを得た。なお、樹脂材料Ｄの熱伝導率は、０．１Ｗ／ｍ・ｋであった。
【０１２９】
（実施例５）
フィンのサイズが、２．５ｍｍ×２．５ｍｍ×１ｃｍである以外は、実施例１と同様にして実施例５の発熱デバイスを得た。
【０１３０】
（実施例６）
フィンのサイズが、１．７ｍｍ×１．７ｍｍ×１ｃｍである以外は、実施例１と同様にして実施例６の発熱デバイスを得た。
【０１３１】
（実施例７）
前記樹脂材料Ａを用いて発熱体を封止し、第２の放熱体を形成した以外は、実施例１と同様にして実施例７の発熱デバイスを得た。なお、第２の放熱体のサイズは、縦×横×厚さが２ｃｍ×２ｃｍ×１ｃｍであった。
【０１３２】
（比較例１）
放熱体を形成しない以外は、実施例１と同様にして比較例１の発熱デバイスを得た。
【０１３３】
２．測定
各実施例１〜３および比較例１について、それぞれ、発熱体の駆動を介してから２００秒後、４００秒後、６００秒後の発熱体の温度を測定した。また、当該測定は、熱伝導率の低いポリウレタン樹脂で構成された収納体（内側のサイズが５ｃｍ（縦）×５ｃｍ（横）×５ｃｍ（厚さ））内に発熱デバイスを気密的に収納した第２の状態と、前記収納体に収納しない第１の状態とについて行った。その結果を下記の表１に示す。
【０１３４】
なお、表１中のＳ１は、樹脂部の突出部の体積であり、Ｓ２は、ヒートシンクのフィンの体積（各フィンの体積の総和）である。
【０１３５】
【表１】
2013030597.tif 000003
【０１３６】
表１から明らかなように、第１の状態、第２の状態ともに、実施例１〜７の方が比較例１よりも優れた放熱性を発揮している。また、第１の状態と第２の状態の差は、実施例１〜３の方が、比較例１よりも小さい。したがって、実施例１〜７は、特に、空気の対流等が起きにくい気密空間内での放熱性に優れていると言える。
【０１３７】
また、実施例１、５、６では、Ｓ１／Ｓ２の値が大きい程、優れた放熱効果を発揮している。
【符号の説明】
【０１３８】
１              発熱デバイス
１Ａ            発熱デバイス
１Ｂ            発熱デバイス
１Ｃ            発熱デバイス
１Ｄ            発熱デバイス
１Ｅ            発熱デバイス
１Ｆ            発熱デバイス
１０            光反射膜
１１            光吸収膜
２              ベース基板
２Ｅ            ベース基板
３              絶縁層
４              発光体（発熱体）
４１            基板
４２            発光ダイオード素子
４３            外部端子
５              放熱体
５１            光出射面（上面）
５２            側面
５３            レンズ
６              放熱シート
７              導体パターン
８              第１の放熱体
８Ｅ            第１の放熱体
８１            本体
８１Ｅ          本体
８１１          基部
８１２          フィン
８２            樹脂部
８２Ｆ          樹脂部
８２１          基部
８２２          突出部
８３            凹凸
１００          照明器具
１１０          本体
１１１          ハウジング
１１１ａ        大径部
１１１ｂ        小径部
１１２          開口
１２０          口金
１３０          カバー
１５０          制御手段
１６０          固定部
３０１          基板
３０２          接着層
３０３          金属層
３０４          金属箔付きフィルム
３０５          接着シート
３０６          ヒートシンク
３０７          樹脂層
３０８          樹脂層
【図１】
2013030597.tif 000004
【図２】
2013030597.tif 000005
【図３】
2013030597.tif 000006
【図４】
2013030597.tif 000007
【図５】
2013030597.tif 000008
【図６】
2013030597.tif 000009
【図７】
2013030597.tif 000010
【図８】
2013030597.tif 000011
【図９】
2013030597.tif 000012
【図１０】
2013030597.tif 000013
【図１１】
2013030597.tif 000014